这是用户在 2025-1-22 1:41 为 https://app.immersivetranslate.com/pdf-pro/d4ea5b4b-7eaa-4b2b-b2fb-2d7f79b8947e 保存的双语快照页面，由 沉浸式翻译 提供双语支持。了解如何保存？


FRP 混合混凝土填充拉挤 GFRP 组合梁的实验、分析和数值研究

洛克曼·杰米 a a  ^("a "){ }^{\text {a }}， Emrah Madenci b b  ^("b "){ }^{\text {b }}， yasin onuralp özkılıç b,* b,*  ^("b,* "){ }^{\text {b,* }} a a  ^("a "){ }^{\text {a }}Necmettin Erbakan 大学 Meram 职业学校， 土耳其 科尼亚 42000 b b ^(b){ }^{\mathrm{b}}Necmettin Erbakan 大学 土木工程系， 土耳其 科尼亚 42140

文章信息

关键字：

拉挤 GFRP 复合材料
纤维增强材料 复合混凝土
EBR法 弯曲加固
机械性能

  抽象


本文对混合纤维增强混凝土拉挤 GFRP 组合梁在四点荷载作用下的行为进行了实验、分析和数值分析。研究的实验变量包括：（1） 拉挤 GFRP 箱形截面的影响，（2） 常规钢筋、GFRP 钢筋和混合钢筋的影响，（3） GFRP 外部包装的影响。根据这一目标，共构建了 9 个中型梁试件。实验测试使用 ABAQUS 程序的有限元模型进行模拟。已经提出了一种用于分析梁弯曲行为的新型分析方法。应用一阶剪切变形梁理论并引入辅助函数，使用哈密顿方法推导运动方程。根据载荷-位移关系比较初始刚度、延展性、耗能能力。拉挤型材显著增强了传统钢筋混凝土梁的行为，GFRP 复合包覆也显著改善了钢筋混凝土梁填充的拉挤型材的行为。更重要的是，建议在所有情况下都使用混合增强材料。此外，还提供了详细的损坏分析。

  1. 引言


纤维增强聚合物 （FRP） 复合材料越来越多地用于不同的土木工程应用领域，作为钢筋混凝土 （RC） 结构中传统钢筋/型材/板材材料的替代材料，因为它们具有耐腐蚀性、重量轻和强度高、耐用性好、制造多功能性（可以生产不同型材和尺寸）、 热绝缘和电绝缘以及不导电性[1-9]。然而，由于这些材料具有较低的杨氏模量和低剪切模量，因此它们在重载荷下会导致高变形和不稳定事件[10-13]。提出的解决方案是混合结构，其中 FRP 与钢筋混凝土一起使用，以创建能够承受重载荷的更坚固的结构 [14-18]。通过混合不同的常规材料，可以改善纤维在复合材料力学性能方面的局限性[19]。例如，如果要获得卓越的机械性能，可以将两种或多种不同的复合材料和传统材料混合。因此，一种材料的缺陷特性可以被混合材料中另一种材料的优越特性所补充。

一般来说，FRP 由玻璃、碳、芳纶或金属制成

纤维嵌入聚酯、乙烯基、丙烯酸、环氧树脂和酚醛聚合物树脂中[20-25]。FRP 种类繁多，为工程师和设计师提供了极大的设计灵活性。例如，玻璃纤维增强聚合物 （GFRP） 复合材料的拉伸模量和强度低于碳 FRP，材料成本也低得多，但 GFRP 也具有更高的变形性和更好的抗冲击性 [26\u201227]。因此，GFRP复合材料目前占据了拉挤产品的很大一部分增强成分，因为它们具有优异的性能和相对有竞争力的成本[28,29]。

FRP型材生产中使用的拉挤成型技术因其许多优点而受到青睐[30-36]。即使是具有复杂几何形状的形状也可以轻松生产。由于易于生产，他们正在与金属竞争，其成本与日俱增。FRP可以用不同的纤维层和组合来生产，以获得不同的机械性能[37-39]。与金属相比，它们在体积基础上生产聚合物所需的能量更少。由于经济性好，并被许多市场使用，它是一种快速发展的复合材料生产方法[40]。拉挤成型是一种使用取向纤维的工艺。虽然大多数纤维是纵向放置的以获得最佳的拉伸强度，但有些纤维可以沿不同的方向排列以提供所需的产品性能[41]。这是一个高度
  表 1
  标本的特性。


需要低劳动力的自动化流程。拉挤成型方法与其他大批量生产方法相比，设备投资成本较低。另一方面，拉挤技术也存在一些不足。由于大部分纤维放置在提供拉伸强度的方向上，因此其在横向的强度通常较低 [42-50]。材料的质量取决于生产方法的质量。

大量现有研究已经解决了

拉挤 GFRP 型材的机械性能，例如使用梁 [51-60]、柱 [61-64]、屈曲行为 [65-72]、连接特性 [73-79]、实验研究 [80-101]。特别是，混凝土填充拉挤 FRP 型材成为修复或新建建筑中混合结构元件的一种流行形式。在文献中，据报道，拉挤FRP型材复合材料在加固混凝土结构时有助于提高加固效果[102-107]。一个显著的

图 1.燃尽测试 a） 拉挤 GFRP 轮廓 b） 燃尽测试过程 c） 纤维构型和堆叠顺序分析 [10]。

已经对梁和柱的机械性能进行了大量研究，其中拉挤 FRP 型材用作外部加固元件，以改善压缩、弯曲和剪切能力行为 [108-113]。研究表明，FRP 和混凝土界面粘结条件对 FRP-混凝土梁的加固效果起着关键作用。由于应力从混凝土传递到 FRP 构件是通过它们的界面促进的 [18,114,115]。

在设计中，通过将混凝土以新形式填充到拉挤 GFRP 型材中形成，两种材料一起移动，具有高抗拉强度的拉挤 GFRP 型材满足拉应力，而压应力由混凝土满足，混凝土最重要的机械性能是抗压强度。因此，利用双组分混合材料，可以生产出具有相同强度但与空心型材和普通混凝土相比具有更小截面的杆件。空心型材暴露于区域和局部断裂中，尤其是在弯曲的影响下。当混凝土在空心GFRP型材中填充和硬化时，局部裂缝减少[116]，因为混合材料增加了局部抗压和弯曲强度。钢筋混凝土作为建筑物最受批评的缺点之一

材料是它通过水和湿气会伤害钢筋和自身。同时，抗拉强度不足是其主要缺点。树脂是构成 FRP 并围绕纤维的两个基本成分之一，由于其塑料基材料，不允许水通过。因此，混凝土周围的拉挤 GFRP 型材通过不允许水和湿气通过来保护混凝土，并防止水中的矿物质损坏钢筋混凝土 （RC）。拉挤 GFRP 箱形型材也不允许混凝土失去水分和水分，这对混凝土的养护非常有利。

在混凝土受到环境因素（如海水或反复冻融事件）影响的情况下，钢筋可能会发生腐蚀。暴露在如此恶劣环境条件下的 RC 结构中的钢筋腐蚀是这些结构中出现的最大问题之一。在恶劣环境中，使用 FRP 钢筋对于钢筋腐蚀是一个主要问题下的 RC 结构特别有吸引力。许多研究报告说，FRP 钢筋可以作为 RC 梁中传统钢筋的替代品，以解决腐蚀问题。近年来，研究人员研究了用FRP棒材内部加固的RC构件的行为[117,118]。使 FRP 杆可用作增强件的最重要功能之一
    •   通讯作者。

    电子邮件地址：lgemi@erbakan.edu.tr （L. Gemi）、emadenci@erbakan.edu.tr （E. Madenci）、yozkilic@erbakan.edu.tr （Y.O. Özkılıç）。